Lanzamiento de un Soyuz ST-B con satélites O3b (misión VS10)

La empresa Arianespace lanzó ayer día 18 de diciembre de 2014 a las 18:37 UTC un cohete Soyuz ST-B (Soyuz ST-B/Fregat-MT) desde la rampa del Complejo de Lanzamiento del Soyuz (ELS,Ensemble de Lancement Soyouz) de Sinnamary, dentro del Centro Espacial de la Guayana Francesa (CGS). A bordo viajaban cuatro satélites de la constelación O3b en la misión VS10 (Vol Soyouz 10) u O3b-F3. Se trata del décimo lanzamiento de un cohete Soyuz ST desde la Guayana Francesa y el tercero con satélites de la constelación O3b. Es la primera misión de un Soyuz-ST desde el lanzamiento parcialmente fallido de los satélites Galileo 5 y 6, en el cual la etapa Fregat-MT no funcionó correctamente.

VS10 Decollage toit CDLS le 18/12/2014
Lanzamiento de la misión VS10 (Arianespace).

O3b

Los O3b (Other Three Billion) son pequeños satélites de comunicaciones de 700 kg cada uno construidos por Thales Alenia Space para la empresa O3b Networks usando la plataforma ELiTeBus. En este lanzamiento se pusieron en órbita las unidades FM09, FM10, FM11 y FM12, con una masa total de 2800 kg. Con esta misión ya son doce los satélites O3b en órbita. El objetivo primario de los O3b es proveer servicios de transmisión de datos y telefonía a todo tipo de dispositivos 3G, cubriendo unos 180 países, incluyendo zonas en vías de desarrollo que no tienen acceso a conexiones de Internet de banda ancha. Cada satélite posee doce antenas en banda Ka capaces de moverse 52º. Las antenas cubren un área de 500 kilómetros de diámetro cada una y pueden colocarse en posición en menos de un minuto, siendo capaces de establecer una conexión de 1,25 Gbps.

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Satélites O3b (Arianespace).

Los satélites O3b están situados en una órbita alta ecuatorial MEO (Medium Earth Orbit) de 8063 kilómetros de altura y 0º de inclinación con un periodo de 288 minutos. Estas cuatro unidades estarán separadas 45º entre sí una vez en órbita. Cada satélite posee ocho propulsores de hidrazina de 1 newton de empuje para control de actitud, alimentados mediante un depósito de 154 kg de hidrazina. Los satélites poseen dos paneles solares a base de arseniuro de galio con una potencia de 1500 W y la posición de cada vehículo en órbita se controla gracias a un receptor GPS. La constelación O3b estará formada por veinte unidades una vez finalizada. En un principio estaba planeado lanzar los satélites O3b mediante cohetes Zenit-3SL, pero en 2009 se cambió al Soyuz-ST a raíz de los problemas económicos de la empresa Sea Launch.

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Póster del lanzamiento (Arianespace).

Cohete Soyuz ST-B

El Soyuz ST-B (372RN21B) es una versión ligeramente modificada del Soyuz-2-1B (14A14). Se trata de un cohete de tres etapas (más la etapa superior Fregat-M o Fregat-MT) basado en el Soyuz-U/Soyuz-FG fabricado por la empresa TsSKB Progress de Samara (Rusia) con capacidad para situar 3240 kg en órbita de transferencia geoestacionaria (GTO) lanzado desde la Guayana Francesa (o 1,7 toneladas lanzado desde Baikonur). Emplea queroseno (T1) y oxígeno líquido (LOX) en sus tres primeras etapas y combustibles hipergólicos en la cuarta fase Fregat. Tiene una masa de 312 toneladas al lanzamiento, una longitud de 46,3 metros y 10,3 metros de diámetro máximo.

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Cohete Soyuz ST/Fregat (Arianespace).

A diferencia del Soyuz-U o el Soyuz-FG, el Soyuz-2-1B incorpora una nueva aviónica digital y una cofia agrandada para lanzar cargas más voluminosas con la etapa Fregat-M o MT (la cofia estándar mide 4,1 x 11,4 metros). El Soyuz-2-1B se basa a su vez en el Soyuz-2-1A, incorporando una tercera etapa con un motor RD-0124 en vez del RD-0110 de las otras versiones, lo que le permite aumentar su carga útil en más de una tonelada. Entre las pequeñas modificaciones añadidas al Soyuz ST-B con respecto al Soyuz-2-1B de serie se encuentra la introducción de orificios que permiten la entrada de agua en las dos primeras etapas para acelerar su hundimiento una vez caen al océano Atlántico.

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Empresas participantes en el Soyuz-ST (Arianespace).
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Versiones actuales del cohete Soyuz (no aparece el Soyuz-2-1V) (Arianespace).
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Ejes de orientación del Soyuz-ST (Arianespace).

La primera etapa está formada por cuatro bloques aceleradores (Bloques B, V, G y D) de 19,60 x 2,68 m y 44,413 toneladas al lanzamiento (3784 kg en seco) equipados con motores RD-107A (14D22) de cuatro cámaras y dos vernier (derivados de los RD-107 del R-7) con 35 kN de empuje. La carga de combustible incluye 27900 kg de oxígeno líquido y de 11260 kg queroseno. Cada RD-107A tiene un empuje de 838,5-1021,3 kN y un impulso específico de 263,3-320,2 s. Esta etapa funciona durante 118 segundos. Cada bloque lateral incluye una aleta aerodinámica estabilizadora que se instala cuando el lanzador está situado en la rampa.

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Uno de los bloques de la primera etapa del Soyuz (Arianespace).

La segunda etapa o etapa central (Bloque A), de 27,10 x 2,95 m y 99,765 toneladas al lanzamiento (6545 kg en seco), emplea un RD-108A (14D21, derivado del RD-108) con cuatro vernier de 35 kN. Este motor tiene un empuje de 792,48-990,18 kN y un Isp de 257,7-320,6 s. Funciona durante 286 segundos y carga 63800 kg de oxígeno líquido y 26300 de queroseno.

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Bloque A del Soyuz-ST (Arianespace).

La tercera etapa (Bloque I), de 6,70 x 2,66 m y 27,755 toneladas (2355 kg en seco), usa un RD-0124, con un empuje de 297,9 kN y 359 segundos de Isp. Funciona durante 270 segundos. Carga 17800 kg de oxígeno líquido y 7600 kg de queroseno.

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Tercera etapa de un Soyuz ST-A (izquierda) y la de un Soyuz ST-B (derecha)(Arainespace).

La etapa superior Fregat-MT está fabricada por NPO Lávochkin y usa 6638 kg de propergoles hipergólicos (UDMH y tetróxido de nitrógeno). Tiene una masa inerte de 950 kg (1050 kg para la versión MT), una masa total de 7100 kg (dependiendo de la misión) y unas dimensiones de 1,50 x 3,92 metros (3,35 metros de diámetro para versión clásica). Usa seis tanques esféricos que rodean la estructura central, cuatro para los propergoles y dos para la aviónica. La versión MT posee ocho pequeños tanques de propergoles adicionales situados sobre los tanques principales. Emplea un motor S5.98M (o un S5.92 en la Fregat tradicional) de 332 segundos de Isp y dos modos de empuje (19.85 kN y 14 kN) que puede encenderse repetidamente (hasta 20 veces o 1100 segundos en total). Para las maniobras de control de posición emplea hasta 8 propulsores de hidrazina de 50 N de empuje. La etapa Fregat se ha empleado con los Soyuz-FG, Soyuz-U, Soyuz-2 y Zenit-3F (con la Fregat-SB modificada). El primer lanzamiento de la Fregat (con una masa en seco de 930 kg) tuvo lugar en el año 2000. En 2010 se introdujo la versión mejorada Fregat-M para el Soyuz-2 y la versión pesada Fregat-MT, diseñada en principio para los lanzamientos de los satélites europeos del sistema de posicionamiento Galileo desde la Guayana mediante cohetes Soyuz-STB (Soyuz-2-1B).

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Etapa Fregat (Arianespace).
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Etapa Fregat-MT (NPO Lávochkin).

La cofia (modelo ST) tiene una masa de 1700 kg, un diámetro de 4,11 metros y una longitud de 11,433 metros. Rodea a la etapa Fregat durante el despegue.

Sinnamary

El Centro de Lanzamiento Soyuz (ELS) está situado en Sinnamary, a 13 kilómetros del complejo de lanzamiento del Ariane 5, en la Guayana Francesa. Está formado por tres zonas distintas: la plataforma de lanzamiento, el edificio de montaje (MIK) y el centro de lanzamiento.

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Localización del ELS en la Guayana Francesa (Arianespace).
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Elementos del complejo de lanzamiento del Soyuz (Arianespace).

La rampa fue completada en 2008 y es similar a las dos existentes en Baikonur y las cuatro de Plesetsk. La que actualmente se está construyendo en Vostochni será idéntica a la de Sinnamary. Al igual que en el resto de instalaciones del Soyuz, el cohete no se apoya en la base de la rampa, sino que “cuelga” por la cintura agarrado por varias estructuras metálicas que se retraen en el momento del lanzamiento. Este ingenioso sistema desarrollado por la OKB-1 de Serguéi Koroliov y Vladímir Barmin a mediados de los años 50 recibe el apodo de ‘el tulipán’. En el edificio de montaje MIK (Монтажно-Испитательный Корпус) se integran las fases de los lanzadores en posición horizontal. Una vez montado, el cohete se traslada a la rampa mediante una línea ferroviaria de 700 metros. A diferencia de las instalaciones rusas, el lanzador no se traslada mediante locomotoras, sino por pequeños vehículos diseñados específicamente para esta tarea. Tampoco existe un búnker de lanzamiento como en Baikonur, ya que el control de lanzamiento está situado en un edificio construido lejos de la rampa.

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Plano del centro de lanzamiento del Soyuz en la Guayana (Arianespace).
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Rampa de lanzamiento en Kourou (Arianespace).

La carga útil no se une al lanzador en posición horizontal como en Baikonur y Plesetsk, sino que se integra verticalmente con el Soyuz dentro de la torre de servicio móvil que rodea la rampa. Esta torre ha sido diseñada para proteger al Soyuz y su carga útil de los enormes niveles de humedad que existen en la Guayana francesa. El proyecto del Soyuz en la Guayana nació a principios de 1998, cuando la ESA comenzó a interesarse por la posibilidad de lanzar cohetes rusos desde Kourou para complementar al lanzador pesado Ariane 5. El programa fue aprobado oficialmente en 2004 y la construcción del complejo comenzó en 2005. Además de la ESA y Roscosmos, participan en el proyecto TsSKB Progress -fabricante de los cohetes Soyuz-, NPO Lávochkin -fabricante de la etapa Fregat- y TsENKI -organismo estatal ruso encargado de las infraestructuras de lanzamiento-. Europa ha invertido 468 millones de euros en el programa Soyuz en la Guayana Francesa, de los cuales 342 millones han sido puestos por la ESA, 121 millones por Arianespace y el resto por la Unión Europea.

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Perfil típico de una misión Soyuz ST (Arianespace).
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Secuencia simplificada (Arianespace).

Fases del lanzamiento:

  • T-5:00 horas: la comisión estatal autoriza el lanzamiento.
  • T-4:30 h: comienzo de la carga de combustible.
  • T-1:35 h: finalización de la carga de propergoles en el cohete.
  • T-1:10 h: se retira la torre de servicio móvil.
  • T-5 minutos 10 segundos Se introduce la llave de lanzamiento en el búnker: orden kliuch na start (Ключ на старт). Comienza la secuencia automática de lanzamiento.
  • T-5 m: transferencia de potencia interna a la etapa Fregat.
  • T-2 m 25 s: separación de los umbilicales de la tercera etapa.
  • T-40 s: transferencia de potencia interna al cohete.
  • T-30 s: retracción de los umbilicales inferiores.
  • T-17 s: comienzo de la secuencia de ignición.
  • T-15 s: empuje de los motores a nivel inicial.
  • T-03 s: empuje de los motores al máximo.
  • T+0 s: despegue.
  • T+1 m 58 s: separación de los cuatro bloques de la primera etapa (“cruz de Korolyov”). 41,5 km y 1560 m/s.
  • T+3 m 58 s: separación de la cofia.
  • T+4 m 48 s: separación de la segunda etapa.
  • T+9 m 23 s: separación de la tercera etapa.
  • T+10 m 23 s: primer encendido de la etapa Fregat.
  • T+ 22 m 50 s: segundo encendido de la etapa Fregat.
  • T+ 1 h 52 m 25 s: tercer encendido de la Fregat.
  • T+ 2 h 00 m 46 s: separación de dos satélite O3b.
  • T+ 2 h 16 m 03 s: cuarto encendido de la Fregat.
  • T+ 2 h 22 m 27 s: separación de otros dos O3b.
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Fases del lanzamiento (Arianespace).
Captura de pantalla 2013-06-26 a la(s) 09.57.57
Configuración de lanzamiento (Arianespace).

Llegada de los satélites a Kourou:

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Carga de combustibles hipergólicos en los satélites:

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Integración con la etapa Fregat-MT y la cofia:

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4

2

Traslado del cohete a la rampa:

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Integración de la carga útil con el lanzador:

VS10 Transfert composite O3b du S3B en ZLS le 15/12/2014

VS10 Transfert composite superieur du S3B en ZLS le 15/12/2014

VS10 Transfert composite superieur du S3B en ZLS le 15/12/2014

VS10_Roll-out_Upper-composite (2) VS10_Roll-out_Upper-composite (3)

VS10_Roll-out_Upper-composite (6)

Vídeo de la transferencia a la rampa:

Vídeo del lanzamiento:

Referencias:

1 Comentario

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FERNANDO GENERALEFERNANDO GENERALE

Es muy bueno ver despegar un soyuz ST luego del incidente de los satélites galileo
pero este cohete tiene un futuro incierto debido ala crisis ucraniana y con el ariane 62 en el horizonte.

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